ELUSIDASI STRUKTUR (MIF 2114)

KIMIA BAHAN ALAM
Disusun oleh:
Hendig Winarno
UNIVERSITAS PANCASILA
PROGRAM PASCA SARJANA
PROGRAM STUDI ILMU KEFARMASIAN
2010
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
1
KIMIA BAHAN ALAM
• Segala aspek kimia dari senyawa yang berasal dari sumber hayati
dan nabati (hewan, tanaman, mikroorganisme).
• Semua organisme perlu melakukan transformasi dan interkonversi
berbagai senyawa organik yang memungkinkan dirinya untuk hidup,
tumbuh, dan berkembang biak.
• Organisme memerlukan:
- energi dalam bentuk ATP
- suplai building blocks untuk membangun jaringan
• Untuk keperluan tersebut diperlukan suatu reaksi kimia yang
umumnya dimediasi oleh enzim yang mempunyai jaringan
terintegrasi, yang secara umum dikenal dengan intermediary
metabolism.
• Beberapa senyawa yang penting bagi kehidupan adalah:
- Karbohidrat
- Lemak
- Protein
- Asam nukleat
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
2
* Karbohidrat
* Protein
* Asam nukleat
* Lemak
: polimer dari unit gula
: polimer dari asam amino
: tersusun dari nukleotida
: senyawa tunggal
• Organisme: mempunyai kapasitas yang sangat luas dalam
mensintesis dan mentransformasi senyawa kimia.
 tanaman sangat efisien mensintesis senyawa anorganik
melalui fotosintesis,
 hewan dan mikroorganisme memenuhi kebutuhan
kalorinya dari tumbuhan.
• Karakteristik suatu makluk hidup dalam memodifikasi atau
mensintesis karbohidrat, protein, asam nukleat, dan lemak secara
esensi diketahui merupakan peristiwa yang terjadi pada hampir
semua makluk hidup, dan disebut metabolime primer.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
3
• Protein akan disintesis dari asam amino yang sesuai; dan
kebutuhan thd protein bervariasi untuk setiap organisme.
• Umumnya organisme hanya dapat mensintesis asam amino
tertentu yang dibutuhkan untuk sintesis protien. Asam amino yang
tidak disintesis merupakan asam amino esensial dan harus
diambil dari sumber eksternal.
Metabolit sekunder
• Selain primary metabolic pathways, organisme juga melakukan
metabolisme yang berhubungan dengan senyawa yang lebih
terbatas di alam. Proses ini disebut metabolisme sekunder, dan
senyawa yang terlibat dalam proses metabolisme ini disebut
metabolit sekunder.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
4
• Senyawa metabolit sekunder (misalnya flavonoid, terpenoid,
steroid, alkaloid) ditemukan hanya ditemukan pada organisme
spesifik, kelompok organisme tertentu, atau spesies tertentu.
• Metabolit sekunder tidak diproduksi pada setiap kondisi, dan
banyak senyawa belum diketahui kegunaannya bagi organisme
(dirinya sendiri).
• Beberapa yang telah diketahui:
- Senyawa bersifat toksik: mempertahankan diri thd predator.
- senyawa atraktan volatil: untuk merangsang sesamanya
atau spesies lainnya.
- Zat warna: untuk menyesuaikan dengan musim.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
5
• Berbagai senyawa metabolit sekunder banyak yang merupakan
senyawa bioaktif secara farmakologis.
metabolit
primer
primary
grey
area
metabolit
sekunder
biochemistry
metabolic
secondary
metabolic
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
natural products
chemistry
6
BUILDING BLOCK
Building Block
metabolit sekuder
yg diturunkan dari
metabolit primer
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
7
• Building Block yang penting digunakan dalam biosintesis metabolit
sekuder diturunkan dari senyawa-antara
acetate pathway
- acetyl coenzyme A
shikimate pathway
- shikimic acid
mevalonate pathway
- mevalonic acid
• acetyl-coA: dibentuk dari asam piruvat yang merupakan hasil
dekarboksilasi pada glycolitic pathway.
• acetyl-coA juga diproduksi dari b-oksidasi asam lemak, dan
secara reverse asam lemak disintesis dari acetyl-coA.
• Metabolit
sekunder
berupa
fenol,
prostaglandin,
beberapa
antibiotik, dan beberapa asam lemak diturunkan dari metabolisme
primer-sekunder.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
8
• Shikimic acid dihasilkan dari phosphoenolpyruvate yang
merupakan senyawa-antara pada glycolytic pathway.
• Erythose-4-P dari glucose-6-P
• Shikimate pathway juga menghasilkan fenol, derifat asam
sinamat, lignan, dan alkaloid.
• Mevalonic acid dihasilkan dari acetyl-coA
• Mevalonate pathway-Channel acetate merupakan seri terpisah.
• Mevalonate pathway bertanggungjawab pada seri biosintesis
yang menghasilkan berbagai senyawa terpenoid dan steroid.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
9
• Selain acetyl-coA, shikimic acid, dan mevalonic acid, sintesis
bahan alam juga sering dibangun dari building block berdasar
asam amino.
• Peptida, protein, alkaloid, dan berbagai senyawa antibiotik
diturunkan dari asam amino.
• Fenilalanin, tirosin, dan triptopan disintesis dari shikimic acid
pathway.
• Ornithine (bukan asam amino protein) yang merupakan
prekursor dari alkaloid, disintesis dari KREBS cycle.
• Berbagai jenis senyawa bahan alam disintesis dengan
mengkombinasikan berbagai bhn dr acetyl, shikimate, dan
mevalonate pathways.
• Berikut beberapa building block (BB) yang secara rutin
digunakan :
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
10
: BB paling sederhana, tdr dr atom
C tunggal, biasanya dlm bntk
gugus metil, sering berikatan dng
O, N, dan jarang dng C.
: terdiri dari 2 atom C,
sumber acetyl-CoA,
rantai alkil pnjng, fenol
(Mevalonate)
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
11
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
12
pyrrolidine
piperidine
Ke-8 BB tersebut di atas merupakan dasar
dari berbagai struktur senyawa bahan alam
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
13
Contoh senyawa yg merup. kombinasi dari bbrp B. Block
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
14
MEKANISME KONSTRUKSI
• Sintesis seny. bahan alam dikatalisasi oleh enzim
• Enzim: - Molekul protein yg memfasilitasi modifikasi kimia dari
substrat berdasar sifat ikatan yg spesifik melalui
kombinasi gugus fungsi yg ada pada asam amino.
- Mengkatalisasi reaksi secara tak terduga.
- Langkahnya dapat dilacak berdasarkan prinsip dan
mekanisme reaksi kimia biasa.
- Berperan secara lebih efisien dan lebih cepat dibanding
reaksi transformasi biasa, meskipun pada kondisi reaksi
yang minimum.
• Kofaktor NAD+ (nicotinamide adenine dinucleotide)
PLP (pyridoxal phosphate)
HSCoA
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
juga berperan
dlm reaksi
transformasi
15
REAKSI ALKILSI: Substitusi Nukleofilik (SN)
(a) formation of SAM
• Bld Block C1 dari L-Met masuk ke ATP secara SN
SAM
• Dengan adanya muatan (+) pada S, -CH3 merupakan leaving
group yang baik
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
16
NUKLEOFIL
• Terjadinya reaksi SN2 menghasilkan O-CH3 dan N-CH3 linkages
• Metilasi karbon juga dpt dilakukan thd o- atau p-fenol, atau posisi di
sebelah C=O
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
17
• DMAPP yang mengandung isoprene (BB C5) merpk. alkilating agent.
• Diphosphate (PP) pada DMAPP merupakan leaving group yang baik.
• Pada kondisi tertentu, DMAPP mula2 membentuk stabilisasi
resonansi karbokation alilik, sehingga mengikuti mekanisme SN1.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
18
REAKSI ALKILASI: Adisi Elektrofilik
• Sebagai alkilating agent DMAPP dapat digunakan untuk mengalkilasi nukleofil.
• Gabungan beberapa isoprene melalui mekanisme adisi elektrofilik
menghasilkan terpenoid dan steroid.
• Karbokation alilik bereaksi dng IPP via mekanisme adisi elektrofilik.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
19
(b) generation of carbocation
(c) discharge of carbocation
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
20
WAGNER-MEERWEIN Rearrangements
• Derivat terpenoid dan steroid alam hanya dapat dibangun dari
isoprene (C5) jika penyusunan ulang terjadi selama biosintesis.
• Proses penyusunan ulang secara eksperimen selalu melibatkan
senyawa-antara karbokation (carbocation intermediate) dengan
mekanisme SN1 (kadang-kadang juga E1).
• Penyusunan ulang tipe 1,2 shift dari hidrida, metil, atau alkil. 1,3shift atau lebih kadang juga terjadi.
• Pergeseran seperti tsb dinamakan WAGNER-MEERWEIN
REARRANGEMENTS.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
21
• Beberapa contoh lain Wagner-Meerwein rearrangements
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
22
Aldol and Claisen Reactions
(Sangat penting dalam elaborasi senyawa metabolit primer & sekunder)
• Pada langkah 1, hidrogen ditarik oleh basa dari a-karbon
membentuk karbanion yang merupakan reagen nukleofil.
• Karbanion yang terbentuk dapat mengalami stabilisasi resonansi
menjadi anion enolat.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
23
• Langkah 2, karbanion menyerang gugus karbonil
• Langkah 3, leaving group lepas (Claisen condensation), atau
protonasi (aldol condensation).
b-ketoester;
b-hydroxy acid;
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
24
• Dalam banyak kasus, reaksi biokimia melibatkan ester CoA,
mis. acetyl-CoA yg merup. tioester dr asam asetat.
tioester merupakan leaving group lebih
baik dibanding O-ester, shg lebih reaktif
pada reaksi Aldol maupun Claisen.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
25
• Contoh reaksi Claisen :
konversi acetyl-CoA mjd malonyl-CoA melalui reaksi karboksilasi
dengan CO2 (sbg HCO3-)mengg. ATP dan coenzim biotin.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
26
• Contoh reaksi Claisen :
konversi acetyl-CoA dan malonyl-CoA menjadi acetoacetyl-CoA
b-ketoester
• Prinsip reaksi Claisen :
aktivasi a-karbon oleh gugus karboksil
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
27
• Dalam reaksi kimia organik, sintesis acetoacetilacetate
berdasarkan reaksi Claisen adalah sbb:
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
28
Reverse Aldol & Reverse Claisen Reactions
Kedua reaksi reverse tersebut, meskipun jarang dijumpai tetapi
terjadi pd senyawa bahan alam, mis. degradasi asam lemak.
FAD
adenine
flavin
ribose P P ribitol
b-oksidasi merupakan pemutusan asam
lemak dimana unit C2 sebagai acetyl-CoA
lepas, shg rantai C asam lemak berkurang 2.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
29
Schiff Base Formation and Mannich Reaction
(a) Schiff Base Formation
Pembentukan ikatan C-N sering dilakukan melalui reaksi kondensasi antara
amina dng aldehid/keton. Mekanismenya adlh adisi nukleofilik dilanjutkan dng
eliminasi H2O menghasilkan imine (Schiff base).
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
30
Proses sebaliknya juga dapat terjadi, yaitu hidrolisis imine
menjadi amine dan aldehid/keton.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
31
• Ion iminium yg terbentuk dlm reaksi a) dpt bereaksi lebih lanjut
dng karbanion (nukleofil) yg dikenal dng reaksi Mannich.
• Reaksi Mannich merupakan bagian dlm reaksi biosintesis
alkaloid.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
32
Transamination
• Merupakan perubahan gugus amino (pada asam amino)
menjadi gugus keto acid.
• Merupakan reaksi penambahan N kepada asam amino, atau
sebaliknya menghilangkan N dari asam amino.
Aminasi secara reduksi
dr 2-oxoglutaric acid
menjadi L-Glu
(Krebs cycle; sheet no.7-8)
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
33
Pasangan glutamic acid/2-oxoglutaric acid, merupakan
molekul donor/acceptor untuk gugus amino.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
34
Adanya Co-PLP akan
mengubah glutamic
acid mnjd keto acid,
dng mekanisme brkt:
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
35
Decarboxylation Reactions
• Dekarboksilasi, penghilangan gugus karboksil (COO)
merupakan salah satu reaksi yang sering berlangsung dalam
biosintesis asam amino.
• BB C6C2N dan indole.C2N diturunkan dari asam amino
melalui penghilangan gugus karboksil.
• Dekarboksilasi juga tergantung pada PLP dan pembentukan
basa Schiff.
• Mekanisme reaksinya mirip transaminasi. Jika pada
transaminasi terjadi penhilangan hidrogen pada a-karbon,
pada dekarboksilasi terjadi penghilangan karboksil.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
36
(a) amino acids
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
37
(b) b-keto acids
b-keto acids yang labil terhadap panas mudah mengalami
dekarboksilasi in vitro melalui mekanisme siklisasi.
ortho-fenolic acid mengalami dekarboksilasi baik in vitro maupun in vivo
menghasilkan fenol.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
38
para-fenolic acid juga mengalami dekarboksilasi tanpa melalui
mekanisme siklisasi.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
39
TPP merup. coenzyme mengandng cincin thiazole yg memp.
H bersifat asam, shg mampu menghasilkan karbanion.
Pyruvic
acid
Pyruvic acid
acetaldehyde
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
40
Pyruvic acid
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
acetyl-CoA
41
Oxidation and Reduction Reactions
• Metabolit sekunder seringkali disintesis atau dimodifikasi melalui
reaksi oksidasi-reduksi.
• Proses reaksi diklasifikasikan berdasarkan jenis enzim dan
mekanisme yang terjadi.
Dehydrogenases
• Melepaskan 2 atom hidrogen dari substrat kepada coenzim
penerima yg sesuai. Sistem koenzim umumnya berhubungan
dengan gugus fungsi dalam substrat yang dioksidasi.
Jika oksidasi berlangsung spt. skema
di samping, maka nukleotida piridin
(NAD+ atau NADP+) merupakan
penerima hidrogen yang baik.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
42
Sbg.ion hidrida
ditransfer ke enzim Sbg. H+ dilepas
ke medium
• Proses reaksi dapat balik
(reduksi).
• NAD+ sering digunakan dalam
reaksi oksidasi;
• NADPH
sering
digunakan
dalam reaksi reduksi.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
43
• Jika proses oksidasi merupakan dehidrogenasi pada alkana
(-CH2-CH2-CH=CH-), maka nukleotida flavin, misalnya flavin
adenine dinucleotide (FAD) atau flavin mononucleotide (FMN)
merupakan penerima hidrogen yang baik.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
44
Mekanisme oksidasi-reduksi menggunakan FAD/FMN:
• Proses reaksi ini dapat balik, sehingga FADH2/FMNH2 dapat
digunakan untuk proses reduksi.
• Proses reduksi juga sering menggunakan NADPH.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
45
Oxidases
• Melepaskan atom hidrogen dari substrat kepada molekul
oksigen atau H2O2 menghasilkan molekul H2O.
• Oksidase menggunakan H2O2 disebut peroksidase.
Oksidase quinol
menjadi quinon:
(o-cresol)
(p-cresol)
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
46
Mono-oxygenases
• Oksigenase mengkatalisis adisi atom oksigen kepada substrat
secara langsung dari molekul O2.
• Jika 1 atom O yang ditambahkan
mono-oksigenase, 1 atom
sisanya bereaksi dengan hidrogen dari donor (misal: NADH,
NADPH, vit C) menjadi H2O.
• Jika 2 atom O yang ditambahkan
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
di-oksigenase
47
• Hidroksilasi aromatik dikatalisis oleh mono-oksigenase
(termasuk sistem cytochrome 450) dan melibatkan senyawaantara aren oxide (epoxide).
• Jika epoxide terbuka, hidrogen yang terikat pada C yang
terhidrolisasi akan migrasi ke karbon sebelah.
*
*
NIH shift: hydride migration as
mentioned above, observed by
National Institute of Health,
Bethesda, USA.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
*
*
*
*
48
Pembentukan senyawa siklik
derivat metilendioksi
• Siklisasi secara oksidasi o-hidroksi metoksi benzena juga melibatkan
mono-oksigenase yang tergantung pada cytochrome P-450.
• Enzim menghidroksilasi O-CH3 menjadi senyawa-antara hemiasetal
formaldehid.
• Senyawa-antara ini akan membentuk siklik melalui mekanisme ionik
methylenedioxy bridge.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
49
Dioxygenases
• Memasukkan 2 atom oksigen pada substrat.
• Biasanya terjadi pemutusan ikatan, termasuk cincin aromatik.
• Berikut beberapa contoh reaksi dioxygenase thd senyawa alkena,
benzena, dan katekol.
Pemutusan ikatan
C=C di antara -OH
Pemutusan ikatan
C=C di sebelah -OH
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
50
• Dioxygenase juga dapat terjadi dengan menggunakan 2 substrat
penerima, misalnya 2-oxoglutaric acid dan alkana (R-H) seperti
contoh berikut:
• Dioxygenase seperti di atas juga diperlukan sebagai kofaktor Fe++
untuk menghasilkan enzyme-bound iron-oxygen complex, dan
vitamin C untuk mereduksi kompleks lebih lanjut.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
51
Amine oxydases
• Transformasi amina menjadi aldehid (disebut amine oxidases)
yang juga merupakan oksidasi ezimatik sering terjadi pada
metabolic pathways.
• Dibedakan menjadi: monoamine oxydases dan diamine oxydases.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
52
Baeyer-Villiger oxydases
• Merupakan oksidasi keton oleh peracid menghasilkan ester.
• Prosesnya melibatkan migrasi gugus alkil dari keton.
• Proses secara biokimia reaksi emzimatik yang tergantung pada
FAD atau cytochrome P-450 memerlukan NADPH dan O2.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
53
Phenolic oxydative coupling
• Berbagai senyawa bhn alam dihasilkan dari kopling 2 atau lebih
sistem fenol melalui reaksi radikal.
• Reaksi
dapat
dilakukan
oleh
enzim
oxydase
(temasuk
peroksidase, laccase) yng merupakan penghasil radikal.
• Enzim lain yang mengkatalisis phenolic oxydative coupling adalah
protein
yang
tergantung
pada
Cytochrome
P-450,
dan
memerlukan kofaktor NADPH dan O2, meskipun tidak ada oksigen
yang dibawa oleh substrat.
• Contoh reaksi kopling dari fenol adalah sbb:
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
54
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
55
Glycosylation reactions
• Glikosida dan polisakarida memerlukan suatu proses untuk
mengikat unit gula melalui ikatan atom yang sesuai sehingga
terbentuk glikosida atau polisakarida yang lebih panjang.
• Ikatan umumnya melalui oksigen, meskipun dapat juga terjadi
melalui N-, S-, dan C-glikosida.
(a) O-glucosylation
a-linkage
UDP = uridine diphosphate
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
56
(b) Hydrolysis of glycoside
• Glikosida dapat dihidrolisis menggunakan specific hydrolitic
enzyme, seperti juga hidrolisis menggunakan katalisator asam.
• O-, N-, dan Smudah dihidrolisis oleh asam.
Cstabil thd asam.
Contoh enzim yang dapat
menghidrolisis glikosida:
a-glucosidase
b-glucosidase
b-galactosidase
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
a-glucoside
b-glucoside
b-galactoside, etc.
57
(c) C- Glucosylation
• Ikatan C-glikosida dpt terjadi jika menggunakan C-nukleofilk yg
sesuai, misalnya seny. aromatik yang diaktivasi oleh gugus fenol.
nukleofil
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
58
Beberapa Vitamin yg Berhubungan dgn Mekanisme Konstruksi
Vitamin B1 (thiamine)
• Struktur: pyrimidinylmethylthiazolin.
• Larut dlm air.
• Banyak tdpt pd makanan, sereal,
kacang2an, telur, yeast, sayuran.
• Kekurangan B1 menyebabkan beri-beri, kekacauan sistem syaraf,
kurang nafsu makan, merasa kelelahan, dan lemah otot.
• Diproduksi secara sintesis.
• Stabil thd larutan asam, tetapi terdekomposisi pada pH > 5, dan
sebagian terdekomposisi selama dimasak.
• Thiamin diphosphate merupakan coenzim untuk pyruvate
dehydrogenase sbg katalisator oksidatif dekarboksilasi pyruvate
menjadi acetyl-CoA (sheet no.41)
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
59
Vit B2 (riboflavin)
• Struktur: cincin isoalloxazin
berikatan dng D-ribitol
• Larut dlm air.
• Banyak tdpt pd mknn, hati, ginjal, telur,
daging, sayuran segar, yeast
• Kekurangan B2 menyebabkan gangguan
pada mata dan kulit.
• Diproduksi secara sintesis, atau fermentasi menggunakan jamur
menyerupai yeast: Eremothecium ashbyii dan Ashbyia gossypii
• Stabil thd larutan asam, tidak terdekomposisi selama dimasak,
tetapi sensitif thd cahaya/sinar.
• Riboflavin adlh komponen FMN dan FAD yg merup. coenzyme
berperan pd reaksi redoks (shett no. 44-45).
• Berbagai enzim kunci mengandung riboflavin berperan dalam
metabolic pathways.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
60
Vit B5 (pantothenic acid)
• Larut dlm air.
• Banyak tdpt pada yeast, hati, sereal.
• Jarang sekali orang kekurangan B5, karena hampir semua
makakan mengandung vit B5.
• Penting di dalam metabolisme sbg bagian dari struktur CoA (sheet
no. 25),
merupakan molekul esensial untuk metabolisme karbohidrat,
lemak, dan protein.
• Vit B5 secara spesifik terlibat dalam tanggungjawab enzim untuk
sintesis asam lemak dan beberapa peptida.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
61
Vitamin B6
• Meliputi 3 buah derivat piridin, yaitu pyridoxine (pyridoxol),
pyridoxal, dan pyridoxamine, serta adanya 5’-phosphate pada
ketiga seny. tsb.
• Larut dlm air.
• Pyridoxine predominan dalam tumbuhan, sedang pyridoxal, dan
pyridoxamine banyak tdpt pada jaringan hewan.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
62
• Daging, salmon, kacang2an (nuts), kentang, pisang, dan sereal
merupakan sumber utama. Aktivitas vitamin dalam proporsi yang
tinggi akan hilang selama dimasak.
• Kekurangan B6 umumnya diakibatkan oleh mal-absorpsi, atau
dipicu oleh efek obat. Gejala kekurangan B6 mirip dengan
kekurangan B3 dan B2; termasuk luka pada mata, mulut, dan
hidung; dan perubahan syaraf. Pyridoxine sintetik digunakan
sebagai suplemen.
• Pyridoxal 5’-phosphate merup. Koenzim pada berbagai enzim,
terutama enzim unt metabolisme asam amino, misalnya dalam
transaminasi (sheet no. 33) dan dekarboksilasi (sheet no. 36).
• Produksi neurotransmitter g-aminobutyric acid (GABA) dari asam
glutamat merupakan reaksi penting yang tergantung pada
pyridoxal.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
63
Vit B12 (cobalamin)
• Struktur kompleks berdasar cincin corrin yg mirip dng cincin
porphyrin pd haem, klorofil, dan cytochrome; mempunyai 2 cincin
pyrrole yg terikat secara langsung.
• Atom pusatnya adalah cobalt (Co), sedang haem dan cytochrom
adalah besi (Fe), klorofil adalah magnesium (Mg).
• 4 dari 6 koordinatnya berikatan dengan N-corrin, 1 dengan
dimetilbenzimidazol moiety, dan 1 dengan bervariasi gugus,
misalnya CN, OH, H2O, NO2, Me.
• Bentuk coenzim yang aktif secara fisiologi adalah coenzyme B12.
• Coenzyme B12 merup. cofactor untuk metabolic rearrangements,
misalnya konversi CoA menjadi succinyl-CoA dalam oksidasi
asam lemak dengan jumlah atom karbon gasal, untuk metilasi,
misalnya biosintesis methionine.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
64
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
65
Vitamin H (biotin)
• Larut dlm air.
• Banyak tddt pada telur, hati, ginjal,
yeast, sereal, susu.
• Kekuranga biotin menyeabkandermatitis dan rambut rontok.
• Berfungsi sebagai carboxyl carrier, binding CO2 via carbamate
link, yang akan didonorkan pada reaksi carboxilase, misalnya
karboksilasi acetyl-CoA menjadi malonyl-CoA (sheet no. 28),
propionyl-CoA menjadi methylmalonyl-CoA, pyruvate menjadi
oxaloacetate selama gluconeogenesis.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
66
THE ACETATE PATHWAY:
FATTY ACIDS and POLYKETIDES
• POLYKETIDES merupakan bagian dari bahan alam yang
digolongkan sebagai dasar biosintetik murni.
• Merupakan derivat rantai poli-b-keto, terbentuk dengan ikatan unit
asam asetat (C2) melalui reaksi kondensasi.
n CH3CO2H
[CH2CO]n
• Yang termasuk Poliketida adalah:
- fatty acids
- polyacetilenes
- prostaglandins
- macrolide antibiotics
- aromatic compounds such as anthraquinones and tetracyclines
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
67
Garis Besar Biosintesis A. Lemak & Seny. Turunan Aromatik
CH3COOH
asam asetat
+ CO2
COOH
CH2
asam malonat
COOH
oksidasi
CH3COCH2COOH
asam asetoasetat
reduksi
oksidasi
CH3COCH2COCH2COOH
oksidasi
CH3CH2CH2COOH
R-COCH2COCH2COCH2COOH
oksidasi
poliketida
CH3CH2CH2COCH2COOH
reduksi
CH3CH2CH2CH2COOH
oksidasi
reduksi
CH3(CH2)nCOOH
asam lemak
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
(1)
(2)
R
HO
HO
COR
OH
COOH
OH
OH
OH
floroglusinol type
orsinol type
68
• Pembentukan rantai poli-b-keto diperkirakan merupakan seri
reaksi Claisen (sheet no. 26-28)., termasuk reaksi balik b-oksidasi
unt metabolisme asam lemak (sheet no. 29).
• 2 mol acetyl-CoA akan bereaksi membentuk acetoacetyl-CoA
melalui reaksi Claisen, dan pengulangan reaksi akan
menghasilkan poli-b-keto ester.
• Biosintesis asam lemak dimulai dari karboksilasi acetyl-CoA
membentuk malonyl-CoA yang melibatkan ATP, CO2 (sbg HCO3-)
dan coenzyme biotin sebagai pembawa CO2 (lht. sheet no. 27-28).
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
69
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
70
SATURATED FATTY ACIDS
• Biosintesis asam lemak (fatty acids) dikatalisasi oleh enzim fatty
acid synthase.
• Dalam hewan, terdapat protein multifungsi yang mengandung
seluruh aktivitas katalitik yg diperlukan, sedangkan bakteri dan
tanaman menggunakan sekumpulan enzim yg terpisah.
• Acetyl-CoA
dan
malonyl-CoA
tidak
termasuk
dlm
langkah
kondensasi, tetapi pertama dikonversi menjadi tiol ester oleh acyl
carrier protein (ACP).
• Reaksi Claisen akan menghasilkan cetoacetyl-ACP yang
selanjutnya direduksi secara setereospesifik menjadi b-hidroksi
ester dengan melibatkan NADPH.
• Eliminasi H2O dilanjutkan reduksi mengg. NADPH menghasilkan
acyl-ACP dengan atom karbon menjadi bertambah 2, ---- dst.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
71
Sheet 28
S-ACP
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
72
• Kombinasi/reaksi 1 unit asetat pemula dengan 7 unit malonat akan
menghasilkan asam lemak C16, asam stearat.
- 1 unit asetat + 7 unit malonat = asam palmitat (C16)
- 1 unit asetat + 8 unit malonat = asam stearat (C18), dst
• Berdasarkan mekanisme reaksi tersebut, maka asam lemak yang
terbentuk pastilah rantai lurus dengan jumlah atom C genap.
• Asam lemak dengan atom C gasal jarang ada di alam, dan berasal
dari bahan awal yg berbeda, misal asam propionat (C3), atau terjadi
karena hilangnya 1 atom C dari asam lemak dengan atom C
genap.
• C16 dan C18 merupakan asam lemak paling banyak trdpt di alam
• Pada Tabel 1 berikut disajikan asam lemak jenuh alami yang
mengandung atom C genap, dari C4 sampai C30.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
73
Tabel 1. Asam lemak jenuh yang terdapat di alam
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
74
• Asam lemak terutama ditemukan sbg ester dari gliserol dlm bentuk
trigliserida.
• Senyawa seperti tsb disebut lemak atau minyak (fats or oils),
tergantung bentuknya, padat/cair dlm temperatur ruang.
Isomer sering terbentuk, dan hanya salah
satu pasangan isomer tdpt di alam.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
75
• Diasil ester dr gliserol 3-fosfat disebut juga asam fosfatidik, dan
merupakan dasar dr struktur fosfolipid.
• Fosfolipid merup. komponen penting membran sel, dan krn.
mempunyai bagian polar dan non polar maka bersifat spt. detergen.
• Fosfolipid dpt juga membentuk liposom, yg berpotensi sbg drug
delivery systems.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
76
• Platelet-activating factor (PAF) yang mirip dengan fosfatidilkolin
merup. salah satu fosfolipid alam yang penting.
• Melalui PAF, mengendalikan ikatan eter thd alkohol lemak rantai
panjang (biasanya heksadekanol) dibandingkan thd ikatan ester.
• PAF mengaktivasi blood plateles dan memberikan kontribusi thd
berbagai efek biologis (trombosis, reaksi imflamasi, dan alergi).
• Reduksi asam lemak menghasilkan alkohol rantai panjang yg juga
merup gambaran dlm natural waxes.
• Ini merup campuran kompleks ester dr asam lemak rantai panjang
(C20-C24) dengan monohydric alcohol rantai panjang atau sterol.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
77
UNSATURATED FATTY ACIDS
• Lemak hewan berisi gliserida asam lemak jenuh, cenderung padat.
• Lemak nabati dan ikan terutma berisi ester asam lemak tak jenuh,
dan cenderung bersifat cair (oily).
• Beberapa asam lemak tak jenuh disajikan pada Tabel 2 berikut.
• Ikatan rangkap banyak terjadi pada posisi 9, tetapi juga terjadi pada
posisi lain.
Arti dari keterangan pada Tabel
Jumlah atom C
posisi ikatan rangkap
Abbreviations: 18:2 (9c,12t)
Jumlah ikatan rangkap
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
stereokimia ikt rangkap
c=cis=Z; t=trans=E
78
Tabel 2. Asam lemak tak jenuh yang terdapat di alam
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
79
• Polyunsaturated fatty acids cenderung mempunyai ikatan rangkap
tidak terkonjugasi, merupakan pengulangan dari –(CH=CHCH2)n–
• Stereokimia ikatan rangkap umumnya Z (cis).
• Lemak dan minyak merupakan cadangan energi bagi sebagaian
besar organisme, dan akan digunakan dalam metabolisme oksidatif
jika diperlukan.
• Berbagai minyak yang diproduksi secara komersial sebagai foods,
toiletries, medicinals, and pharmaceutical formulations aids
disajikan terpisah pada Tabel 3.2 (Copy).
• Unsaturated fatty acids dihasilkan melalui lebih dari 1 rute
biosintesis, tetapi banyak organisme melalui desaturasi asam
alkanoat.
• Berikut disajikan rute biosintesis asam lemak tak jenuh.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
80
Rute biosintesis asam lemak
tak jenuh dlm hewan/fungi
dan tanaman
Essential
fatty acids
(EFA)
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
(bersambung)
81
(sambungan)
w-3
(beneficial to health)
w-3
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
(beneficial to health)
(dehidrogenasi)
82
• Asam linoleat & as. a-linolenat banyak tdpt pada berbagai tanaman.
• Dalam tubuh, asam linoleat akan dikonversi menjadi g-linolenat
yang merupakan prekursor sintesis prostaglandin.
• Konversi tsb sering dihambat oleh kondisi yang buruk dalam tubuh,
sehingga sintesis prostaglandin (yg diperlukan) menjadi terganggu.
• Makanan suplemen sumber g-linolenat: i.e. evening primrose oil dari
Oenothera biennis (Onagraceae), Borago offinalis (Boraginaceae).
• Ricinoleic acid, derivat 12-hidroksi asam oleat, merpkan as. lemak
mayor pada castor oil plant (Ricinus communis; Euphorbiaceae)
(Sbg domestic purgative, cream base)
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
(dlm Zn salt
fungistatic preparation)
83
ACETYLENIC FATTY ACIDS
• Acetylenic fatty acids (AFA) banyak ditemukan di alam dan merup.
produk desaturasi olefinic fatty acids.
• Banyak ditemukan pada tanaman Compositae, Umbelliferae,
Basidiomycetes (fungi).
• Sangat tidak stabil, beberapa diantaranya bersifat eksplosif.
• Molekul dengan triple bond terkonjugasi.
• Memiliki serapan UV yg karakteristik.
• Dalam skema berikut, asam oleat (dlm bentuk tiol ester) merupakan
prekursor crepenynic acid dan dehydrocrepenynic acid.
• Pemendekan rantai C melalui b-oxydation pathway (sheet no. 31)
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
84
Contoh Biosintesis Acetylenic FA: dehydromatricaria acid
proses
desaturasi
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
(bersambung)
85
(sambungan)
(4x)
(triple bond)
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
86
Beberapa Contoh Acetylenic FA:
: Isolat water hemlock (Cicuta virosa; Umbelliferae)
(cemara beracun)
Isolat hemlock water dropwort (Oenanthe crocata; Umbelliferae)
Cicutoxin & oenanthotoxin:
• Toksik thd hewan, menyebabkan tahan muntah dan tahan
kekejangan.
• Pencemaran thd akar tanaman dpt menyebabkan keracunan fatal.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
87
Beberapa Contoh Acetylenic FA (lanjutan):
Menyebabkab dermatitis
jika dipegang.
Isolat Falcaria vulgaris, Oenantha crocata (Umbelliferae),
Hedera helix (Araliaceae), dan beberapa tanaman lain.
Anti jamur
Isolat broad bean (Vicia faba; Leguminosae)
Furan system diduga berasal dari conjugate diyne.
C
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
C C C
88
BRANCHED-CHAIN FATTY ACIDS
• Asam lemak rantai lurus banyak di alam, tetapi asam lemak rantai
cabang ditemukan hanya sedikit, pada hewan mamalia, misalnya
lemak wool, lemak mentega.
• Juga merupakan konstituen asam lemak yang karakteristik sbg
pelapis lipid pada beberapa bacilli.
• Berikut contoh biosintesis asam lemak cabang: corynomycolic acid
dari Corinebacterium sp. yang merupupakan penggabungan 2 unit
asam palmitat.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
89
• Contoh lain biosintesis asam lemak cabang: tetramethyldecanoic
acid dari propionyl-CoA (C3 BB) dengan Acetyl-CoA.
Ditemukan dlm preen gland wax dr angsa (Anser anser)
• Langkah 1: konversi propionyl-CoA menjadi methylmalonyl-CoA
melalui karboksilasi (lihat sheet no 28).
• Langkah 2: methylmalonyl-CoA bereaksi dng acetyl-CoA dengan
pengulangan 4 kali.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
90
Metilasi C-10
10
tuberculostearic acid
Contoh lain: melalui
mekanisme C-alkilasi
sterculic acid
dlm minyak biji Sterculia foetida (Sterculiaceae)
Ditemukan dalam
Bacillus tuberculosis
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
malvalic acid
dlm minyak biji kapas Gossypium sp (Sterculiaceae)
Berbahaya bagi manusia, menghambat reproduksi
91
• Chaulmoogric acid, ditemukan dalam chaulmoogra oil.
• Bersifat bakterisidal kuat thd infeksi lepra yg diakibatkan oleh
Micobacterium leprae.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
92
PROSTAGLANDINS
• Prostagladins: asam lemak C20 dengan cincin siklopentan.
• Pertama kali diisolasi dari sperma yag pada mulanya diduga disekresi oleh kelenjar prostat.
• Banyak ditemukan pada jaringan binatang dengan jumlah sedikit.
7C
5C
8C
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
93
• Mempunyai efek parmakologi yang luas pada manusia dan
hewan, misalnya kontraksi dan relaksasi otot uterus, sistem
kardiovaskular, sistem usus, dan bronchial tissue.
• Selain itu mungkin juga menghambat sekresi gastric acid,
mengontrol tekanan darah dan suppress blood platelet
aggregation.
• Beberapa efek tersebut sesuai dengan aksi protaglandin sebagai
second mesanger, dlsb.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
94
Mekanisme biosintesis PGE2 dari arachidonic acid
diradikal
PGE2
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
(bersambung)
95
(sambungan)
• Sintesis PGE1 dan PGE3 identik dng rute di
UP-S2-NPC-Hendig Winarno atas menggunakan bhn dasar yg sesuai
96
Prostanoic acid
• Prostanoic acid: merupupakan skeleton dasar prostaglandin
• Derivat sistem secara kolektif disebut prostanoids.
• Eicosanoids juga digunakan untuk sebutan prostaglandins,
thromboxanes, leukotrienes, yg terbentuk dari asam lemak C20
(eicosanoic acids)
• Berikut
disajikan
semi-systematic
nomenclature
prostaglandins, berdasar 5-membered ring.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
dari
97
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
98
THROMBOXANES
• Diisolasi dari blood platelets
• TXA2 sangat tidak stabil dan segera bereaksi dengan nukleofil
menghasilkan TXB2
• TXA2 menunjukkan bioaktivitas tinggi, sedangkan TXB2 kurang
menunjukkan bioaktivitas.
• Konversi dari PGH2
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
99
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
100
LEUKOTRIENES
• Disintesis dari arachidonic acid. Pertama kali diisolasi dari
leukosit.
• Leukotrienes termasuk di dalam proses inflamasi dan respon
alergi.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
(bersambung)
101
(sambungan)
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
• Reaksi
antigen-antibodi
dapat
melepaskan senyawa seperti histamine,
bahan yang disebut slow reacting
substance of anaphylaxis (SRSA) dan
merupakan campuran LTC4, LTD4, dan
LTE4. Pelepasan histamine menyebabkan
102
demam, asma, dsb.
ALUR ISOLASI SENYAWA BAHAN ALAM
Dukun
(pakar)
Tradisional
(Etnobotani
)
Daftar
Pustaka
Pendukung
lainnya
Koleksi
(Pengumpulan sampel)
Pengeringan
Penyimpanan
Kosmetika
Pestisida
Simplisia
(Hewan, tumbuhan, mikroorganisme)
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
Obat
Jamu, dll
103
Simplisia
Seleksi pelarut
Maserasi/Perkolasi/Refluks/Distilasi
uap
Crude Extract/Gubal
Partisi solven
Fraksionasi
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
Pemurnian Lanjut:
P-TLC, CC, P-HPLC,
Rekristalisasi
104
Penentuan Struktur Kimia
Identifikasi
Struktur Kimia
Titik Leleh
KLT (minimal 3 jenis sistem pelarut)
KCKT (internal std; eksternal std)
Kromatografi Gas
UV
IR
RMI (proton dan karbon)
SM
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
Elusidasi
Struktur Kimia
HR-FABMS (BM, Formula)
LR-EIMS (BM, Ion fragmen)
Ultra Violet, Infra Merah
RMI 1 Dimensi
1H (ppm; J; integral)
13C (ppm; INEPT/DEPT)
RMI 2 dimensi
(1H-1H COSY, HMQC, HMBC,
NOESY, TOCSY,
INADEQUATE,
HOHAHA,)
Optical Rotary Dispersion
(CD; ORD; Cotton effect)
X-Ray Crystallography
105
Struktur Kimia
1. Karbohidrat (Mono, Oligo, Polisakarida)
2. Asetogenin (Flavonoid, Lipida, Lignan, Kuinon)
3. Isoprenoid (Steroid, Karotenoid, Terpenoid)
4. Senyawa Nitrogen (Alkaloid, Asam amino, Protein,
Asam nukleat, Porfirin, Pteridin)
5. Glikosida
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
106
BIOAKTIVITAS ASAM LEMAK
YANG DIISOLASI DARI BEBERAPA TANAMAN
• Seperti telah dibahas pada diskusi sebelumnya, berbagai asam
lemak yang merupakan hasil biosintesis tanaman maupun hewan,
baik berbentuk saturated, unsaturated, branched and acetylenic
fatty acids memiliki berbagai aktivitas biologi yang berguna bagi
manusia.
• Berikut disajikan berberapa contoh asam lemak hasil isolasi dan
hasil uji bioaktivitasnya.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
107
NOVEL ACETYLENIC ACIDS FROM THE ROOT
BARK OF PARAMACROLOBIUM CAERULEUM:
Inhibitors of HMG-CoA Reductase
Patil A.D., et al., J. Nat. Prod., 52(1), 1989, 153-161
• Salah satu penyebab kematian di negara barat adalah penyakit
pembuluh koroner, dan ini berhubungan secara langsung antara
kekacauan dan penyimpangan kolesterol plasma.
• Total kolesterol di dalam tubuh dihitung for by de novo synthesis di
dalam liver dan usus.
• Pencarian obat untuk mengontrol biosintesis kolesterol terus
berlanjut untuk mengatur tingkat kolesterol plasma.
• Salah satu langkah dalam biosintesis kolesterol adalah reduksi 3hydroxy-3-methylglutaryl-CoA (HMG-CoA) menjadi mevalonate.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
108
HO
H3C
HO
COOH
O
HMG-CoA reductase
H3C
COOH
OH
S CoA
Mevalonic acid
HMG-CoA
HARUS
DIHAMBAT
• Konversi HMG-CoA menjadi asam mevalonat dikatalisasi oleh
enzim HMG-CoA reductase.
• Oleh karena itu inhibisi terhadap kerja enzim HMG-CoA reductase
merupakan langkah yang tepat.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
109
• Penemuan mevastatin (=compactin) yg dihasilkan oleh Penicilium
citrinum dan Penicilium brevicompactum, dan lovastatin
(=monacolin K) yg dihasilkan oleh Monascus ruber dan Aspergillus
terreus sebagai inhibitor enzim HMG-CoA reductase merupakan
penemuan sepektakuler.
R=H ;
mevastatin
R= Me ; lovastatin
• Patil A.D., et al. telah mengisolasi 11 senyawa asam lemak dari
tanaman Paramacrolobium caeruleum yang sebelumnya
disekrining dari 600 ekstrak tanaman menggunakan “a bioassaydirected screen” dengan enzim yg diisolasi dari liver tikus.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
110
Skema isolasi asam lemak dari Paramacrolobium caeruleum
root bark
(400 gr)
percolated with n-hexane
hexane extract
(2.2 gr)
CC
(RP-18, 40g); H2O:MeCN (2:8)
F-1
F-2
F-3
F-4
F-5
F-6
F-7
F-8
PREPARATIVE TLC
RP-HPLC (RP-18, H2O-MeCN 1:4)
1
2
111 mg 712 mg
3
4
12 mg
25 mg
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
5
15 mg
6
137 mg
7
6 mg
8
23 mg
9
10
11
45 mg
17 mg
19 mg
111
• Ke-11 senyawa asam lemak tersebut mempunyai struktur sebagai
berikut:
18
18
Stearic acid, Octadecanoic acid
COOH
(1)
COOH
(2)
COOH
(3)
COOH
(4)
COOH
(5)
9
Oleic acid, (Z)-9-Octadecenoic acid
18
18
18
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
9
9-Octadecyenoic
acid
9-Octadecynoic acid
7
9
(Z)-7-Octadecen-9-ynoic acid
9 7
(E)-7-Octadecen-9-ynoic acid
112
(6)
COOH
7,9-Octadecadiynoic acid
(7)
COOH
7,9-Tetradecadiynoic acid
18
14
COOH
(8)
(Z)-5-Octadecen-7,9-diynoic acid
18
(9)
COOH
(E)-5-Octadecen-7,9-diynoic acid
18
COOH
(10)
O
18
3-(1,3-dodecadiynyl)-6-oxiranebutanoic acid
OR'
COOH
18
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
(11)
R'=H, 6-hydroxy-7,9-octadecadiynoic acid
113
• Elusidasi struktur kimia ke-11 senyawa didasarkan pada data
spektrometri LR-EIMS, HR-EIMS, IR, UV, 1H-NMR, 13C-NMR,
DEPT, dan H-H COSY.
Uji Bioaktivitas
• Uji aktivitas inhibisi senyawa isolat thd HMG-Reductase (HMGR)
dilakukan menggunakan enzim HMGR yang diambil dari manusia
berdasarkan metode dalam Alberts, dkk (Proc. Natl. Acd. Sci.
U.S.A., 77, 1980, 3957) dan Edwards, dkk (J. Lipid Res., 20
(1979) 40).
• Konsentrasi HMG-CoA, NADPH, dan enzim berturut-turut adalah
10 mM, 200 mM, dan 20 mM.
• Sampel isolat dilarutkan dengan 0,1N NaOH dengan konsentrasi 5
mg/ml. Pengenceran dilakukan dng 10 mM K-fosfat, pH 7,2
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
114
Hasil Uji Bioaktivitas
ISOLATE
IC50
mg/ml
octadecanoic acid (1)
mM
no inhibition
(Z)-9-octadecenoic acid (2)
no inhibition
9-octadecynoic acid (3)
1.5
5
(Z)-7-octadecen-9-ynoic acid (4)
0.9
3
(E)-7-octadecen-9-ynoic acid (5)
0.6
2
7-9-octadecadiynoic acid (6)
1.5
5
7-9-tetradecadiynoic acid (7)
0.6
3
(Z)-5-octadecen-7,9-diynoic acid (8)
0.4
1.5
(E)-5-octadecen-7,9-diynoic acid (9)
0.15
0.5
3-(1,3 dodecadiynyl)-6-oxyranebutanoic acid (9)
1.5
5
6-hydroxy-7,9-octadeca-7,9-diynoic acid (11)
2.0
7
Kesimpulan: AFA pertama yg dilaporkan berpotensi
sbg inhibitor HMGR
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
115
C18 UNSATURATED FATTY ACIDS FROM
INDONESIAN MEDICINAL PLANT SCURRULA
ATROPURPUREA (B.L.) DANS. (Loranthaceae):
Inhibitors of MM1 Cancer Cells Invasion
Hendig Winarno, Part of Ph. D Dissertation, Fukuyama Univ., 2003
Masing-masing Mhs (3 orang) presentasi tugas
dari paper/jurnal tentang bioaktivitas asam lemak
@ 30 menit
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
116
AROMATIC POLYKETIDES
• Dalam biosintesis asam lemak, reduksi yg terjadi setelah pada setiap
langkah kondensasi akan menghasilkan rantai hidrokarbon.
• Tidak adanya proses reduksi, menyebabkan poli b-ketoester yang
terbentuk memerlukan stabilisasi pada bagian enzimnya hingga
panjang rantai yang diinginkan terbentuk sempurna. Dalam proses
tersebut dapat juga terjadi siklisasi atau reaksi lainnya.
• Poli b-ketoester merupakan senyawa yang sangat reaktif, berbagai
kemungkinan reaksi dapat terjadi, misalnya reaksi Claisen atau aldol,
yang ditentukan oleh enzim dan oleh bagaimana substrat mengalami
tekukan.
• Methylene (CH2) yang diapit oleh 2 karbonil (C=O) teraktivasi,
membentuk karbanion (-CH)/enolat dan reaksi lanjut dengan keton
atau gugus karbonil dari ester (-COO-) yang secara alami cenderung
membentuk strain-free six-membered ring.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
117
Siklisasi fenol sederhana
• Poli b-ketoester dibentuk dari 4 buah unit asetat (1 asetat sbg
starter + 3 malonat untuk memperpajang rantai).
• Senyawa tsb dapat mengalami penekukan sedikitnya dengan 2
cara, yaitu A yang akan menghasilkan orsellinic acid dan dan B
yang akan menghasilkan phloracetophenone.
poly b-ketoester
bersambung
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
bersambung
118
sambungan
alkohol
tertier
sambungan
H
alkene
CoA/ACP
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
119
6-methylsalicylic acid, merup metabolit dari Penicilium patulum. Berbeda
dengan orsellinic acid tiadanya 4-OH.
orsellinic acid
HO
CO2H
OH
(ELIMINATION)
6-methylsalicylic
acid
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
120
Penekukan rantai poliketida dapat dipelajari menggunakan penanda isotop,
misalnya 14C (ditentukan mengg. b-counter) atau 13C (ditentukan dengan
NMR).
SEnz
O
O
O
O
O
O
O
?
Alternariol: diproduksi
oleh Alternaria tenuis
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
121
Antrakuinon
• Berbagai derivat antrakuinon diturunkan dari acetate pathway .
• Endocrocin (dihasilkan oleh Penicillin dan Aspergillus fungi):
tekukan poliketida
dari 8 x C2
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
122
sambungan
endocrocin
islandicin
dihslkan oleh
Penicillium islandicum
emodin
Emodin merup. metabolit Penicillium sp.,
Rhamnus sp., Rumex sp.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
123
Terjadinya modifikasi struktur senyawa berdasarkan poliketida
ditentukan oleh 2 step penting, yaitu:
1. oksigen hilang sebelum mengalami penekukan, dan siklisasi
poliketida dipisahkan dari enzim yang dimediasi oleh komponen
reduktase enzim sebelum reaksi siklisasi.
2. Reaksi transformasi, misalnya dekarboksilasi, O-metilasi,
oksidasi lebih lanjut lanjut dari metil menjadi karbonil terjadi
setelah reaksi siklisasi.
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
124
Starter groups selain Acetate
C6C3
Umumnya mudah
lepas pd presiklisasi
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
125
Contoh lain
starter group
yg bukan asetat
Adalah C6:
heksanoat CoA
yg digunakan
sebagai starter
AFLATOXIN,
senyawa toksik yg
diproduksi oleh
Aspergillus flavus.
Aflatoksin (banyak
tdt pd kacangkacangan) diduga
penyebab kanker
liver
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
126
Tetracycline
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
Tetracycline merup.
antibiotic bersepektrum luas.
Diprod. oleh Streptomyces.
Biosintesis dr starter group
malonamyl-CoA
127
Tetracycline
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
128
Doxorubicin
(Adriamycin)
obat antikanker
(inhibitory
activity on DNA
topoisomerase)
Starter:
propionyl CoA
UP-S2-NPC-Hendig Winarno
129